JP2013110664A - 無線通信システム、移動局、基地局、および通信制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線通信システム1が、第1基地局100と第2基地局200とを含む複数の基地局と、移動局300とを備える。候補基地局選択部136が、移動局300から報告された複数の受信電力P1,P2に基づいて、移動局300の無線通信先の候補である複数の候補基地局を選択する。移動局300が基地局100,200と実際に無線通信を実行する際に、通信先基地局決定部140が、プロテクテッドリソースPSFにおいて測定された受信品質Q2と、非プロテクテッドリソースNSFにおいて測定された無線信号の受信品質Q1とのうち、最も良好な受信品質Qに対応する基地局100,200を、移動局300の実際の無線通信先である通信先基地局として決定する。
【選択図】図12
Description
以上の構成によれば、第2基地局から受信した無線信号の受信電力が、バイアス値によって増加するように補正されるので、より多くの移動局が第2基地局と無線通信するようになり得る。他方、バイアス値による補正によっても無線信号の実際の強さは変化しないから、バイアス値による補正で第2基地局と無線通信するようになった移動局においては、受信電力と受信品質とが相関しない場合が生じ得る。以上の構成によれば、受信品質に基づいて実際の無線通信先が決定されるので、バイアス値による補正がされても、各移動局についてより適切な(すなわち、より受信品質の良い)基地局が選択(決定)され得る。
以上の構成によれば、第1基地局が候補基地局の選択および通信先基地局の決定を実行するので、移動局がそのような動作を実行する構成と比較して、移動局の消費電力がより低減され得る。また、所定の期間にわたって平均化された受信品質が報告されるので、受信品質が測定されるごとに報告される構成と比較して、報告のためのオーバヘッドが低減され得る。
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システム1のブロック図である。無線通信システム1は、マクロ基地局(マクロeNodeB(evolved Node B))100と、ピコ基地局(ピコeNodeB)200と、移動局(ユーザ端末(User Equipment))300とを備える。なお、説明の簡単のため、1つのマクロ基地局100のみが図示されているが、無線通信システム1が複数のマクロ基地局100を含み得ることは当然に理解される。
図2は、本発明の実施形態に係る移動局300の構成を示すブロック図である。移動局300は無線通信部310と制御部330とを備える。なお、音声・映像等を出力する出力装置およびユーザからの指示を受け付ける入力装置等の図示は、便宜的に省略されている。
図3は、本発明の実施形態に係るマクロ基地局100の構成を示すブロック図である。マクロ基地局100は、無線通信部110と基地局通信部120と制御部130とを備える。
基地局通信部120は、他の基地局(他のマクロ基地局100,ピコ基地局200)と通信を実行するための要素であり、他の基地局との間で有線または無線で電気信号を送受信する。
制御部130ならびに制御部130が内包するバイアス値設定部132、バイアス値通知部134、候補基地局選択部136、候補基地局通知部138、通信先基地局決定部140、および通信先基地局通知部142は、マクロ基地局100内の図示しないCPU(Central Processing Unit)が、図示しない記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。
図4は、本発明の実施形態に係るピコ基地局200の構成を示すブロック図である。ピコ基地局200は、無線通信部210と基地局通信部220と制御部230とを備える。ピコ基地局200は、任意の移動局300からの無線接続を許容するオープン型の基地局である。
基地局通信部220は、ピコ基地局200自身が接続されるマクロ基地局100と通信を実行するための要素であり、マクロ基地局100との間で有線または無線で電気信号を送受信する。
制御部230は、ピコ基地局200内の図示しないCPU(Central Processing Unit)が、図示しない記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックである。制御部230の動作の詳細は後述される。
マクロ基地局100はピコ基地局200と比較して無線送信能力(アンテナゲイン,最大送信電力,平均送信電力等)が高い。また、マクロ基地局100はピコ基地局200と比較してサイズ(幅、奥行き、および高さ)が大きく、送受信アンテナが設置される高さもピコ基地局200と比較して高い。したがって、より遠くに位置する移動局300と無線通信可能である。つまり、マクロセルCmはピコセルCpよりも面積が大きい(例えば、マクロセルCmは半径数百メートルから数十キロメートル程度の大きさであり、ピコセルCpは半径数メートルから数十メートル程度の大きさである)。
そこで、ヘテロジーニアスネットワークにおいて、セル範囲拡張の技術が提案されている。以下、図5ないし図7を参照してセル範囲拡張について説明する。図5は、バイアス値αを用いた受信電力値の補正の様子を示す図である。以下、マクロ基地局100からの無線信号の受信電力を移動局300(受信電力測定部332)が測定して得た値を受信電力値P1とし、ピコ基地局200からの無線信号の受信電力を移動局300(受信電力測定部332)が測定して得た値を受信電力値P2とする。バイアス値αは、バイアス値設定部132にて設定されバイアス値通知部134から移動局300に通知される。バイアス値αの設定方法は任意であるが、例えば、マクロ基地局100におけるトラヒック量またはマクロ基地局100に接続する移動局300の数等に応じて設定され得る。
そこで、ヘテロジーニアスネットワークにおいて、セル間干渉コーディネーション技術が提案される。セル間干渉コーディネーションにおいては、部分的な無線リソース(例えば、時間領域または周波数領域)においてマクロ基地局100の無線送信が停止されることにより、ピコ基地局200と無線接続する移動局300への干渉が抑制され得る。
また、無線フレームFは複数のサブフレームSFを含む。サブフレームSFは、無線フレームFよりも短い時間長(例えば、1ミリ秒)を占める送信単位である。各サブフレームSFには複数のリソースブロックRB(不図示)が含まれる。リソースブロックRBは、サブフレームSFよりも短い時間長(例えば、0.5ミリ秒)およびサブフレームSFよりも狭い所定の周波数帯域幅(例えば、180kHz)を占める送信単位である。
マクロ基地局100が送信する無線信号による干渉からピコ基地局200の無線信号が守られる(プロテクトされる)ことから、マクロ基地局100が無線信号の送信を停止するサブフレームSFを「プロテクテッドサブフレーム(Protected Subframe)PSF」と称し、逆に、マクロ基地局100が無線信号の送信を実行するサブフレームSFを「非プロテクテッドサブフレーム(Non-Protected Subframe)NSF」と称する。
図9では、例示的に、1サブフレームSFおきにプロテクテッドサブフレームPSFと非プロテクテッドサブフレームNSFとが繰り返されるが、プロテクテッドサブフレームPSFおよび非プロテクテッドサブフレームNSFが時間軸方向に任意に配置されることは当然に理解される。
受信品質を示す値は、SINR(Signal-to-Interference and Noise Ratio)等の受信品質を直接的に示す値でもよく、受信品質に基づいて算出される基地局への要求を示す制御パラメータ(例えば、ユーザ端末UEが基地局に要求するデータレート)でもよい。基地局間協調送受信(Coordinated Multi-Point transmission and reception,CoMP)におけるストリーム数に対応するランク番号、またはプリコーディングマトリクスインジケータ(Precoding Matrix Indicator,PMI)等が受信品質を示す値として採用され得る。本実施形態では、SINRが例示的に採用される。
そこで、本実施形態では、受信電力に基づいて無線通信先の候補となる基地局を複数選択した上で、実際に無線通信を実行する際に、受信品質に基づいて複数の候補基地局から無線通信先を決定する。
説明の簡単のため、全ての動作(ステップS100〜S240)を一連に説明したが、ステップS100〜S140の動作およびステップS200〜S240の動作は、それぞれ任意の時点にて実行され得る。特に、ステップS100〜S140の動作は、移動局300のセルサーチ時またはハンドオーバ時に実行されると好適である。また、ステップS200〜S240の動作は、移動局300に対する無線送信(下り無線通信)が発生した際に実行されると好適である。
以上に説明した実施形態によれば、移動局300における受信電力(受信電力値P)を基準として複数の候補基地局が選択された上で、実際の無線通信を実行する際に、それらの候補基地局の中から移動局300における受信品質(受信品質値Q)のよりよい基地局が通信先基地局として決定され無線通信が実行されるので、単に受信電力値Pのみを基準として通信先基地局を決定する構成と比較して、より適切な(すなわち、より受信品質の良い)基地局を無線通信先として選択(決定)することが可能である。また、受信品質に基づく通信先基地局の決定が実際の無線通信を実行する際に行われるので、常に受信品質の測定および報告が行われる構成と比較して、移動局300における受信品質の測定および報告の頻度が低減され得る。したがって、移動局300の電力消費が抑制され得る。
以上の実施の形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
以上の実施形態では、時間領域におけるセル間干渉コーディネーションを採用した無線通信システム1が説明されたが、周波数領域におけるセル間干渉コーディネーションが無線通信システム1において採用されてもよい。具体的には、図14に示すように、周波数帯域f1において、マクロ基地局100とピコ基地局200との双方が無線信号を送信し、周波数帯域f1とは異なる周波数帯域f2において、ピコ基地局200のみが無線信号を送信する構成において、以上の実施形態で説明した構成が採用され得る。周波数帯域f1が非プロテクテッドリソースであり、周波数帯域f2がプロテクテッドリソースである。以上の構成においては、移動局300における受信電力値Pを基準として複数の候補基地局が選択された上で、実際の無線通信を実行する際に、周波数帯域(f1、f2)ごとに受信品質値Qが測定され取得される。そして、最も良好な受信品質値Qに対応する基地局が通信先基地局として決定され無線通信が実行される。
以上の実施形態では、移動局300の通信先の候補基地局の選択および実際の通信先基地局の決定がマクロ基地局100において実行されたが、以上の候補基地局の選択および通信先基地局の決定は無線通信システム1内の任意の箇所にて実行され得る。例えば、移動局300が候補基地局選択部と通信先基地局決定部とを備え、移動局300において候補基地局の選択および通信先基地局の決定が実行されてもよい。また、ピコ基地局200が候補基地局選択部と通信先基地局決定部とを備え、ピコ基地局200において候補基地局の選択および通信先基地局の決定が実行されてもよい。さらに、無線通信システム1内の任意の2以上の要素(例えば、マクロ基地局100およびピコ基地局200)が共同して候補基地局の選択および通信先基地局の決定を実行してもよい。
以上の実施形態では、受信電力(RSRP)を基準として候補基地局を選択した上で、下り無線通信の受信品質に基づいて実際の通信先基地局を決定したが、上り無線通信の受信品質に基づいて実際の通信先基地局(特に、上り送信先の基地局)を決定する構成も採用可能である。
以上の実施形態では、移動局300の受信品質報告部340がマクロ基地局100に受信品質値Qを報告したが、受信電力値Pまたは受信品質値Qが最も良い基地局に受信品質値Qを報告してもよい。また、移動局300が無線通信可能な全ての基地局に受信品質値Qを報告してもよい。さらに、1つの基地局に報告された受信品質値Qが、基地局通信部(120、220)を介して他の基地局に提供されてもよい。
以上の実施形態では、セル範囲拡張の動作において、受信電力値Pにバイアス値αが加算されて補正後の受信電力値(P+α)が算出されたが、受信電力値Pが比で表される場合には、受信電力値Pにバイアス値αが乗算されて補正後の受信電力値(P・α)が算出されてもよい。また、受信電力値PがdB(比の対数)で表される場合には、dBで表された受信電力値Pに対しdBで表されたバイアス値αを加算して補正後の受信電力値Pを算出してもよい。以上の形態が受信電力値Pにバイアス値αを乗算する形態の一種であることは当然に理解される。
以上の実施の形態では、マクロ基地局100よりも無線能力の低い基地局としてピコ基地局200が例示されたが、マイクロ基地局、ナノ基地局、フェムト基地局、リモートラジオヘッド等が無線能力の低い基地局として採用されてもよい。また、無線通信システム1の要素として、相異なる無線能力を有する複数の基地局の組合せ(例えば、マクロ基地局、ピコ基地局、およびフェムト基地局の組合せ)が採用されてもよい。
移動局300は、各基地局(マクロ基地局100、ピコ基地局200)と無線通信が可能な任意の装置である。移動局300は、例えば、フィーチャーフォンまたはスマートフォン等の携帯電話端末でもよく、デスクトップ型パーソナルコンピュータでもよく、ノート型パーソナルコンピュータでもよく、UMPC(Ultra-Mobile Personal Computer)でもよく、携帯用ゲーム機でもよく、その他の無線端末でもよい。
無線通信システム1内の各要素(マクロ基地局100、ピコ基地局200、移動局300)においてCPUが実行する各機能は、CPUの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
Claims (9)
- 第1基地局と、前記第1基地局よりも無線能力が低い第2基地局とを含む複数の基地局と、
前記第2基地局のみが無線信号を送信するプロテクテッドリソースと前記第1基地局および前記第2基地局の双方が無線信号を送信する非プロテクテッドリソースとの少なくともいずれかを使用して無線通信を実行可能な移動局と、
前記移動局の無線通信先の候補である候補基地局を選択する候補基地局選択部と、
前記移動局の実際の無線通信先である通信先基地局を決定する通信先基地局決定部と
を備える無線通信システムであって、
前記移動局は、
複数の前記基地局から受信した無線信号の各々について受信電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信電力測定部が測定した前記受信電力の各々を前記候補基地局選択部に報告する受信電力報告部とを備え、
前記候補基地局選択部は、
前記移動局の前記受信電力報告部から報告された複数の前記受信電力に基づいて、前記移動局の無線通信先の候補である複数の前記候補基地局を選択可能であり、
前記移動局は、さらに
前記基地局と実際に無線通信を実行する際に、前記候補基地局選択部が選択した複数の前記候補基地局との通信に用いられる無線信号の各々について受信品質を測定する受信品質測定部と、
前記受信品質測定部が測定した前記受信品質の各々を前記通信先基地局決定部に報告する受信品質報告部とを備え、
前記通信先基地局決定部は、
前記プロテクテッドリソースにおいて前記移動局の前記受信品質測定部が測定した、前記第2基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質と、前記非プロテクテッドリソースにおいて前記移動局の前記受信品質測定部が測定した、前記第1基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質とのうち、最も良好な受信品質に対応する基地局を、前記移動局の無線通信先である前記通信先基地局として決定する
無線通信システム。 - 前記第1基地局は、さらに、
前記移動局に対するバイアス値を設定するバイアス値設定部と、
前記移動局へ前記バイアス値を通知するバイアス値通知部とを備え、
前記移動局は、さらに、
前記第1基地局の前記バイアス値通知部から通知された前記バイアス値を用いて、前記第2基地局から受信した無線信号について前記受信電力測定部が測定した前記受信電力を増加させるように補正する受信電力補正部を備え、
前記受信電力報告部は、前記第2基地局の受信電力として、前記受信電力補正部による補正後の受信電力を前記候補基地局選択部に報告する
請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記第1基地局は、
前記候補基地局選択部と、
前記候補基地局選択部が選択した複数の前記候補基地局を示す情報を前記移動局へ通知する候補基地局通知部と、
前記通信先基地局決定部と、
前記通信先基地局決定部が決定した前記通信先基地局を示す情報を前記移動局へ通知する通信先基地局通知部と
を備え、
前記移動局の前記受信品質報告部は、前記受信品質測定部が測定した前記受信品質の各々を所定の期間にわたり平均化して、前記第1基地局の前記通信先基地局決定部に所定の頻度で報告する
請求項1または2に記載の無線通信システム。 - 第1基地局と、前記第1基地局よりも無線能力が低い第2基地局とを含む複数の基地局と、
前記第2基地局のみが無線信号を送信するプロテクテッドリソースと前記第1基地局および前記第2基地局の双方が無線信号を送信する非プロテクテッドリソースとの少なくともいずれかを使用して無線通信を実行可能な移動局と、
前記移動局の無線通信先の候補である候補基地局を選択する候補基地局選択部と、
前記移動局の実際の無線通信先である通信先基地局を決定する通信先基地局決定部と
を備える無線通信システムにおける移動局であって、
複数の前記基地局から受信した無線信号の各々について受信電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信電力測定部が測定した前記受信電力の各々を前記候補基地局選択部に報告する受信電力報告部と、
前記基地局と実際に無線通信を実行する際に、前記受信電力報告部から報告された複数の前記受信電力に基づいて前記候補基地局選択部が選択した複数の前記候補基地局との通信に用いられる無線信号の各々について受信品質を測定する受信品質測定部と、
前記受信品質測定部が測定した前記受信品質の各々を前記通信先基地局決定部に報告する受信品質報告部と、
前記プロテクテッドリソースにおいて前記移動局の前記受信品質測定部が測定した、前記第2基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質と、前記非プロテクテッドリソースにおいて前記移動局の前記受信品質測定部が測定した、前記第1基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質とのうち、最も良好な受信品質に対応する基地局を、前記移動局の無線通信先である前記通信先基地局として決定する前記通信先基地局決定部とを備える
移動局。 - 前記基地局から通知されたバイアス値を用いて、前記第2基地局から受信した無線信号について前記受信電力測定部が測定した前記受信電力を増加させるように補正する受信電力補正部を備え、
前記受信電力報告部は、前記第2基地局の受信電力として、前記受信電力補正部による補正後の受信電力を前記候補基地局選択部に報告する
請求項4に記載の移動局。 - 第1基地局と、前記第1基地局よりも無線能力が低い第2基地局とを含む複数の基地局と、
前記第2基地局のみが無線信号を送信するプロテクテッドリソースと前記第1基地局および前記第2基地局の双方が無線信号を送信する非プロテクテッドリソースとの少なくともいずれかを使用して無線通信を実行可能な移動局と
を備える無線通信システムにおける基地局であって、
複数の前記基地局から受信した無線信号の各々について前記移動局が測定し報告した複数の受信電力に基づいて、前記移動局の無線通信先の候補である複数の候補基地局を選択する候補基地局選択部と、
前記移動局と実際に無線通信を実行する際に、前記プロテクテッドリソースにおいて前記移動局が測定した、前記第2基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質と、前記非プロテクテッドリソースにおいて前記移動局が測定した、前記第1基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質とのうち、最も良好な受信品質に対応する基地局を、前記移動局の実際の無線通信先である前記通信先基地局として決定する通信先基地局決定部とを備える
基地局。 - 前記移動局において、前記第2基地局から受信した無線信号について前記移動局が測定した前記受信電力を増加させるように補正するのに使用されるバイアス値を設定するバイアス値設定部と、
前記移動局へ前記バイアス値を通知するバイアス値通知部とを備える
請求項6に記載の基地局。 - 第1基地局と、前記第1基地局よりも無線能力が低い第2基地局とを含む複数の基地局と、
前記第2基地局のみが無線信号を送信するプロテクテッドリソースと前記第1基地局および前記第2基地局の双方が無線信号を送信する非プロテクテッドリソースとの少なくともいずれかを使用して無線通信を実行可能な移動局と
を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、
前記移動局が、複数の前記基地局から受信した無線信号の各々について受信電力を測定することと、測定された前記受信電力の各々を候補基地局選択部に報告することと、
前記候補基地局選択部が、前記移動局から報告された複数の前記受信電力に基づいて、前記移動局の無線通信先の候補である複数の候補基地局を選択することと、
前記移動局が、前記基地局と実際に無線通信を実行する際に、前記候補基地局選択部が選択した複数の前記候補基地局との通信に用いられる無線信号の各々について受信品質を測定することと、測定された前記受信品質の各々を通信先基地局決定部に報告することと、
前記通信先基地局決定部が、前記プロテクテッドリソースにおいて前記移動局が測定した、前記第2基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質と、前記非プロテクテッドリソースにおいて前記移動局が測定した、前記第1基地局と前記移動局との通信に用いられる無線信号の受信品質とのうち、最も良好な受信品質に対応する基地局を、前記移動局の実際の無線通信先である前記通信先基地局として決定することとを備える
通信制御方法。 - 前記基地局が、前記移動局に対するバイアス値を設定することと、前記移動局へ前記バイアス値を通知することと、
前記移動局が、前記基地局から通知された前記バイアス値を用いて、前記第2基地局から受信した無線信号について前記受信電力測定部が測定した前記受信電力を増加させるように補正することと、前記受信電力補正部による補正後の受信電力を前記第2基地局の受信電力として前記候補基地局選択部に報告することとを更に備える
請求項8の通信制御方法。
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